微生物介导反刍动物瘤胃氨生成及其对瘤胃功能的影响

反刍动物瘤胃中栖息着丰富多样的微生物,其在瘤胃内氨生成过程中发挥了重要的作用。微生物介导的氨基酸脱氨基作用和非蛋白氮水解作用是瘤胃内氨生成的主要途径。微生物介导了瘤胃内氨的生成,同时瘤胃内产生的氨也会反馈影响微生物菌群结构及瘤胃上皮功能,进而影响瘤胃发酵及宿主健康。本文主要综述了瘤胃微生物在介导氨生成中的作用和氨对瘤胃消化及瘤胃上皮功能的影响,以期对后续研究有所启发。     

体外法探究猪空肠和回肠黏膜微生物对低聚半乳糖和低聚甘露糖的发酵特性

【背景】小肠黏膜微生物是肠道菌群的重要组成部分,大量研究表明日粮添加低聚半乳糖（galacto-oligosaccharides,GOS）和低聚甘露糖（manno-oligosaccharides,MOS）能够调控猪的大肠菌群结构,但关于其调控小肠黏膜微生物的研究较少。【目的】通过体外发酵法探究猪空肠黏膜和回肠黏膜微生物发酵GOS和MOS的规律。【方法】以生长猪的空肠黏膜微生物和回肠黏膜微生物作为接种物,以GOS和MOS作为底物进行厌氧发酵,在发酵0、6、12、24 h时采样测定总菌数量、pH、氨态氮（ammonia nitrogen,NH₃-N）、菌体蛋白（microbial crude protein,MCP）和有机酸,在24 h收集微生物提取DNA进行细菌定量分析。【结果】在24 h时,回肠黏膜组的NH₃-N浓度显著低于空肠黏膜组,而MCP浓度显著高于空肠黏膜组（P<0.05）。在发酵的前6 h各组pH无明显变化,有机酸积累较少。在12 h时,MOS组的乳酸、乙酸、丁酸和总短链脂肪酸产量显著高于GOS组（P<0.05）,此时只有回肠黏膜组有少量丙酸产生。在24 h时,MOS回肠黏膜组乳酸产量最高而pH值最低（P<0.05）。相较于MOS组,GOS组显著提高了丙酸的产量（P<0.05）。相较于GOS组,MOS组显著提高了乙酸的产量,在空肠黏膜组中显著提高了丁酸和总短链脂肪酸的产量（P<0.05）。定量结果表明,在24 h时,各处理组的厚壁菌门数量都接近总菌数量,属于优势菌门。相较于MOS组,GOS组显著提高了拟杆菌门、链球菌属、韦荣氏球菌属和普拉梭菌细菌的数量,提高了空肠黏膜组中Clostridium cluster IV和回肠黏膜组中Clostridium cluster XIVa的数量（P<0.05）。相较于GOS组,MOS组显著提高了大肠杆菌和乳酸杆菌属的数量,提高了回肠黏膜组中罗氏菌属的数量（P<0.05）。【结论】猪小肠黏膜微生物对GOS和MOS具有不同的发酵模式,主要表现在有机酸的产生和促进细菌的增殖方面。GOS具有产丙酸优势,提高了拟杆菌门和韦荣氏球菌属的数量;MOS促进了乙酸的产生,提高了大肠杆菌和乳酸杆菌的数量。     

丁酸调控幼龄反刍动物瘤胃上皮发育研究进展

瘤胃是反刍动物营养物质消化吸收和代谢的重要器官,其发育状态直接影响反刍动物生产性能和健康。初生犊牛和羔羊,瘤胃功能尚未发育完全,不能够充分消化和吸收固体饲料。因此,在幼龄时期,通过营养调控手段促进反刍动物的瘤胃发育对维持动物健康及提高生产性能具有重要意义。丁酸是瘤胃微生物降解植物性饲料的主要产物,也是瘤胃上皮及宿主的重要能量来源。丁酸调控幼龄反刍动物瘤胃上皮发育是一个历久弥新的话题。主要介绍了幼龄反刍动物瘤胃上皮形态及功能的发育以及丁酸调控幼龄反刍动物瘤胃上皮发育的研究进展。     

肠道微生物与线粒体之间的互作

肠道微生物与肠道细胞线粒体功能之间的关系十分密切。一方面,肠道微生物可直接或通过短链脂肪酸、硫化氢和一氧化氮等代谢产物间接影响与线粒体相关的能量代谢过程,调节线粒体活性氧的产生,调控线粒体甚至整个机体的免疫反应。另一方面,肠道细胞线粒体功能紊乱和基因组的遗传变异也会影响肠道微生物的组成和功能。本文主要介绍了肠道微生物和线粒体之间的互作关系的最新研究进展,为靶向作用于肠道菌群和线粒体以调节肠道健康提供理论依据。     

乳酸链球菌素对瘤胃体外发酵、甲烷生成及功能菌群数量的影响北大核心CSCD

【目的】旨在通过体外静态模拟瘤胃发酵法研究乳酸链球菌素(NI)对瘤胃发酵、甲烷生成及功能菌群数量的影响。【方法】以不添加任何添加剂处理做阴性对照(NC),以莫能菌素(MON,5μmol/L)做阳性对照,试验组NI添加水平分别为3(NI-3)、9(NI-9)和27 mg/100 m L(NI-27),每个处理4个重复,分别于培养后的0、3、6、9、12、24 h测定产气量和甲烷产量。培养24 h后,采集发酵液样品,用于发酵参数和菌群数量的测定。【结果】与NC组相比,添加NI和MON均能显著降低产气量和甲烷产量(P<0.05);添加NI对pH值、干物质消失率(DMD)和有机物消失率(OMD)无显著影响(P>0.05);NI-9处理组与NC组相比氨态氮浓度显著降低(P<0.05),而NI-3和NI-27组氨氮浓度没有显著变化(P>0.05);相比而言,MON处理组DMD、OMD和氨氮浓度与NC组相比均显著降低(P<0.05),而pH值与其他各处理组相比没有差异(P>0.05);与NC组相比,NI各处理组和MON组乙酸浓度及乙丙比均显著降低(P<0.05),丙酸浓度显著提高(P<0.05)。功能菌方面,qPCR结果显示添加NI和MON对总菌和拟杆菌门数量均无显著影响(P>0.05);与NC相比,添加NI对原虫、甲烷菌、真菌和厚壁菌门数量均无显著影响(P>0.05),而MON组原虫、甲烷菌、真菌和厚壁菌门数量显著降低(P<0.05);NI和MON处理均显著提高了硫还原菌和C.aminophilum数量(P<0.05),但C.sticklandii数量不受影响(P>0.05)。【结论】添加适宜浓度的NI可降低瘤胃甲烷与氨的生成,但并不影响饲料消化,这种发酵模式的改变可能与瘤胃功能菌群数量与多样性的变化密切相关。     

早期灌喂母源粪菌对新生仔猪肠道菌群发育的影响

【目的】粪菌移植(fecal microbiota transplantation,FMT)作为一种治疗手段,已在人类肠道疾病治疗中有较多应用,但在干预新生仔猪肠道菌群上的研究未见报道。本文旨在研究早期母源粪菌移植对新生仔猪肠道菌群发育的影响。【方法】选取一窝12头杜长大新生仔猪,随机分为粪菌处理组(feces treatment,FT)和对照组(control,CO)。FT组仔猪出生后1–5 d每日灌注母源粪菌接种液,CO组灌注等量生理盐水。于1、3、5、7、10、14、18和22日龄采集仔猪粪样,Miseq高通量测序分析仔猪粪便菌群。【结果】灌喂母源粪菌有增加仔猪肠道菌群丰富度的趋势;主坐标分析显示,两组仔猪粪样菌群结构簇并未分开,并在18和22日龄时靠近母猪粪样菌群结构簇;随日龄增加,两组仔猪肠道中的变形菌门丰度均显著降低,而厚壁菌门的丰度显著增加,且从10日龄起拟杆菌门和厚壁菌门之和约为90%;与对照组相比,灌喂母源粪菌增加了10日龄时Escherichia-Shigella的丰度,而降低了18日龄时该菌属的丰富度,18日龄时肠球菌属和普氏菌属的丰度则显著增加。【结论】1–3日龄口服灌喂母源粪菌液并不能影响仔猪肠道菌群的定殖,这一阶段主要受母体微生物结构的影响;灌喂粪菌液对仔猪肠道菌群定殖的影响最多持续10–14 d;而且仔猪在22 d左右,肠道菌群结构逐渐趋同于母猪肠道菌群。     

厌氧真菌和甲烷菌共培养的研究进展

厌氧真菌是自然界中降解植物纤维素类物质最高效的微生物之一。近年来,大量厌氧真菌和甲烷菌共培养菌株被分离。共培养中,甲烷菌通过对厌氧真菌代谢产物的利用显著提高厌氧真菌对木质纤维素的降解;厌氧真菌通过为甲烷菌提供能量和营养物质使甲烷菌快速生成大量甲烷。全面深入地了解共培养中两者的互作关系以及共培养降解木质纤维素产甲烷的特性,将有助于研究对木质纤维素降解以及甲烷生成的调控。因此,本文主要综述了共培养的分离鉴定、多样性、互作关系以及对木质纤维素的降解。     

共存甲烷短杆菌Methanobrevibacter thaueri F1提高梨囊鞭菌Piromyces sp. F1对硝呋烯腙的耐受性

【背景】硝呋烯腙能够抑制厌氧真菌。共存甲烷菌可以促进厌氧真菌的生长以及对木质纤维素的降解,然而关于共存甲烷菌对厌氧真菌抗逆性影响的研究较少。【目的】旨在研究甲烷菌共存对厌氧真菌耐受硝呋烯腙的影响。【方法】采用体外批次培养,以稻草为底物,添加不同浓度的硝呋烯腙(0、5、10、25 mg/L),分别接种厌氧真菌纯培养和厌氧真菌与甲烷菌共培养悬浮液,于39°C静置培养96 h。测定不同时间点的产气量和甲烷产量,结束后测定p H、干物质降解率(DMD)、中性洗涤纤维消失率(NDFD)、半纤维素消失率(ADSD)、酸性洗涤纤维消失率(ADFD)以及上清液中甲酸、乳酸和乙酸的浓度。【结果】添加5、10和25 mg/L硝呋烯腙皆显著降低了厌氧真菌纯培养的发酵活性(P0.05);添加5 mg/L硝呋烯腙没有显著降低厌氧真菌与甲烷菌共培养的发酵活性(P0.05),添加10和25 mg/L硝呋烯腙则显著降低了共培养发酵活性(P0.05);比较5、10 mg/L硝呋烯腙对纯培养和共培养发酵活性影响的结果表明,共培养发酵活性显著高于纯培养发酵活性(P0.05)。【结论】硝呋烯腙对厌氧真菌纯培养和厌氧真菌与甲烷菌共培养的抑制作用都存在剂量效应,在一定添加浓度范围内(25 mg/L),甲烷菌共存可以显著提高厌氧真菌对硝呋烯腙的耐受性。     

肠道微生物与血清素互作研究进展

肠道微生物在肠道稳态和大脑健康中发挥着举足轻重的作用。血清素是大脑的一种重要的单胺类神经递质,90%以上在结肠肠嗜铬细胞中由色氨酸代谢转化而来,在机体发挥广泛作用。近年来的研究表明,血清素对机体发挥的作用可能受到肠道微生物影响。肠道中某些微生物具有产生血清素的能力,同时,微生物群及其代谢产物(如丁酸)能通过影响色氨酸羟化酶(tryptophan hydoxylase,TPH)活性或色氨酸代谢去向,调节机体血清素水平。反过来,血清素及其再摄取抑制剂能够调节肠道微生物组成和功能。肠道微生物-血清素系统互作对宿主健康具有重要意义,其互作机制还有待进一步了解和认识。本文综述了近年来肠道微生物、血清素及两者互相作用的研究进展,为深入研究肠道微生物与血清素互作对宿主肠道与大脑健康的调控提供参考。     

一株猪肠道Lactobacillus animalis LGM对结肠炎小鼠Th细胞分化转录因子基因表达的影响

【目的】从体外和体内研究Lactobacillus animalis LGM对Th细胞分化转录因子T-bet、GATA-3、ROR-γt和Foxp3的调节作用,以及探究L. animalis LGM对小鼠结肠炎的影响。【方法】本试验采用改良型的Hungate滚管技术从猪结肠内容物中分离一株L. animalis LGM,根据其16S rRNA序列进行鉴定。收集L. animalis LGM培养液上清,与细菌脂多糖(LPS,2μg/mL)同时孵育Caco-2细胞24 h,体外研究L. animalis LGM对Caco-2细胞内Th细胞分化转录因子(T-bet,GATA3,ROR-γt和Foxp3) mRNA表达的影响;配制L. animalis LGM细菌悬液,研究L. animalis LGM灌胃对DSS诱导结肠炎小鼠症状及结肠Th细胞分化转录因子和细胞因子(IFN-γ,IL-4,IL-17和IL-10) mRNA表达的影响,表达结果采用荧光定量PCR法检测。【结果】与对照组相比,L.animalisLGM培养液上清显著上调Caco-2细胞内ROR-γt与Foxp3 mRNA表达(P0.05),显著下调GATA3、IL-4、IL-17和TGF-βmRNA表达(P0.05)。L. animalis LGM灌胃显著上调小鼠结肠内ROR-γt和Foxp3的表达(P0.05),显著降低了促炎因子IL-4和IL-17的表达(P0.05),阻止了小鼠结肠长度缩短(P0.05)。【结论】猪肠道分离L. animalis LGM表现出对Th细胞分化转录因子的选择性调节,显著上调Caco-2细胞及结肠炎小鼠ROR-γt与Foxp3mRNA表达。降低DSS诱导结肠炎小鼠炎症水平,对DSS诱导结肠炎起保护作用,有助于维护肠道环境稳态。